[发明专利]井下信息交互短节、系统及其工作方法

说明书

技术领域

本发明涉及油气开发与勘探技术领域，尤其涉及一种井下信息交互短节、系统及其工作方法。

背景技术

在石油工程中的钻井、固井、完井、测录井等各个作业环节中，操作人员需要根据作业需求，将地面对井下工具/仪器的操作控制信息传递到井下工具，或将井下对井况环境（诸如井眼尺寸变化、井下温度和压力等信息）的测量信息传递到地面终端。目前，主要存在以下三种信息交互方式：

1）依托钻完井管柱实现信息传递：操作者通过上提、下压或旋转管柱等方式使得井下与井壁（或套管）相对位置固定的工具形成一定的拉、压、扭转等载荷的信息，从而将对井下工具的操作命令（或意图）传递至井下。例如，机械式封隔器坐封、机械式悬挂器通过旋转管柱达到一定圈数后实现丢手等。

2）通过电缆或液压管线进行通信：操作者对工具的操作命令（或意图），或井下测量工具所测量的信息，是通过连接在井下工具/仪器上并一直延伸到井口的若干根电缆或液压管线实现，例如：电缆坐封桥塞，通过连接在桥塞上的电缆传递井口操作命令，以实现桥塞的点火坐封和测井工具仪器的测井作业。

3）依托钻井泥浆的液体传送信息：将对井下工具/仪器的操作信息，转换成在钻完井管柱内形成的带有特定频率的泥浆液体压力脉冲或形成特定的液体压力系列，或将井下测量的信息通过井下特殊装置，转换成特定的泥浆脉冲信息传递至地面。例如：多级滑套完井管柱施工，地面加压，管柱内先后形成15MPa、20MPa、30MPa的压力系列，形成操作封隔器做封、悬挂器坐挂等信息，从而操作工具执行相应的动作。又例如：随钻测井用的泥浆脉冲发生器，在井下将测量的压力、温度等信息转换成泥浆的循环压力脉冲传递至地面。

上述三种方法分别存在以下弊端：

1）在依托管柱实现信息传递的方法中，只是通过简单的上提下放或旋转运动，实现地面人员对井下工具的操作，由于在深井、超深井、大斜度井中，操作的压力幅度难以控制，因此难以保证信息的准确性，而且该方法仅仅能够实现信息的单向传递。

2）在通过线缆实现信息传递的方法中，电缆通过管内下入井中，井内空间减小，几千米长的线缆会给工具的顺利入井到位带来很大的阻力，而且由于线缆比较脆弱，因此在井下恶劣环境下几千米深的下入过程中，难以保证线缆的完整性、安全性和可靠性。

3）在依托泥浆液体传送信息的方法中，由于在深井、超深井井况中，过大的液体压力或压力脉冲会给工具施工的安全性带来较大的隐患，而且在较深的井中，压力信息的衰减现象比较严重，因此也难以实现信息的准确传递。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种简单、安全、高效的井下信息交互短节、系统及其工作方法。其中：

井下信息交互短节，包括：

产生磁场的天线，用于接收或者发送信号；

信号传输线，用于通信连接所述天线与井下工具/仪器的信号读写器。

根据本发明的实施例，上述井下信息交互短节进一步还包括：

腔体；

接头，其与所述腔体的一端连接；

端盖，其与所述腔体的另一端连接；

基体，其设置在所述腔体内部，并与所述腔体内壁、接头和端盖围合成一腔室；

其中，所述天线设置在所述腔室内部的基体上，所述信号传输线设置在所述腔室外部，且所述天线通过一信号连接器连接所述信号传输线。

进一步地，上述井下信息交互短节的基体上还包括至少一个传压孔，用以保持所述腔室内外的压力平衡。

优选地，上述基体为陶瓷割缝管或金属割缝管。

井下信息交互系统，包括：

可移动的射频标签；

上述井下信息交互短节；

带有射频信号读写器的井下工具/仪器，其当所述射频标签移动到所述井下信息交互短节的天线产生的磁场中时，通过所述井下信息交互短节与所述射频标签进行信息交互。

根据本发明的实施例，上述井下信息交互系统的射频标签采用胶囊封装，能够在地面与井下之间往复移动，以将地面信息携带至井下和/或将井下信息传送至地面。

进一步地，上述井下信息交互系统还可以包括：

地面信息处理装置，其用于对所述射频标签中的信息进行读写。

此外，本发明还提供上述井下信息交互系统的工作方法，包括以下步骤：

井下信息交互短节产生磁场；

当射频标签移动到井下信息交互短节产生的磁场中时，通过井下信息交互短节将包含有地面信息的射频信号发送给带有射频信号读写器的井下工具/仪器。